如果您不熟悉 io_uring 和 c++20 协程，可以参考这个仓库里的其他一些文章和示例代码：
github.com/yunwei37/co-uring-WebServer
这个版本的 echo server 代码由 https://github.com/frevib/io_uring-echo-server 改造而来，是希望通过在 io_uring 的基础上，尝试实现最基本的协程 IO 模式，然后进行性能对比。之前的版本使用了一个 event loop 的模式，并通过 io_uring 的 IORING_OP_PROVIDE_BUFFERS 参数和 IORING_FEAT_FAST_POLL 参数，实现了零拷贝和内核线程的 polling，不需要额外的系统调用开销。
本文在 io_uring-echo-server 的基础上增添了一个简易的协程实现，完整的 demo 代码实现在这里：github.com/yunwei37/co-uring-WebServer/blob/master/demo/io_uring_coroutine_echo_server.cpp
协程实现原先的代码包含一个 event loop，大致是这样（忽略具体细节），进行 IO 和完成 IO 的逻辑是完全分开的：
代码语言：javascript复制 add_accept(....);
// start event loop
while (1) {
io_uring_for_each_cqe(&ring, head, cqe) {
if (type == ACCEPT) {
add_read(....);
add_accept(....);
} else if (type == READ) {
if (read_cout <= 0) {
close();
}
add_write(....);
} else if (type == WRITE) {
add_read(....);
}
}
}这里简单介绍一下协程的实现方式。使用协程的 co_await 关键字，可以让 IO 的异步回调变得更自然，例如对于一个连接进行 echo，我们的协程版本可以写成这样：
代码语言：javascript复制conn_task handle_echo(int fd) {
while (true) {
size_t size_r = co_await echo_read(MAX_MESSAGE_LEN, IOSQE_BUFFER_SELECT);
if (size_r <= 0) {
co_await echo_add_buffer();
shutdown(fd, SHUT_RDWR);
connections.erase(fd);
co_return;
}
co_await echo_write(size_r, 0);
co_await echo_add_buffer();
}
}这里 handle_echo 里面的 read 和 write，和同步的调用编写方式基本一样，只是在前面使用了 co_await 关键字，指明了该函数是个协程。
根据 C++ 的规范，这里的协程是无栈协程，需要实现一个 task 和 promise_type，例如：
代码语言：javascript复制struct conn_task {
struct promise_type
{
using Handle = std::coroutine_handle
conn_task get_return_object()
{
return conn_task{Handle::from_promise(*this)};
}
std::suspend_always initial_suspend() noexcept {
return {};
}
std::suspend_never final_suspend() noexcept { return {}; }
void return_void() noexcept {}
void unhandled_exception() noexcept {}
struct io_uring *ring;
struct conn_info conn_info;
size_t res;
};
promise_type::Handle handler;
};以 write 为例，它返回一个 awaitable 对象：
代码语言：javascript复制auto echo_write(size_t message_size, unsigned flags) {
struct awaitable {
bool await_ready() { return false; }
void await_suspend(std::coroutine_handle
auto &p = h.promise();
struct io_uring_sqe *sqe = io_uring_get_sqe(p.ring);
io_uring_prep_send(sqe, p.conn_info.fd, &bufs[p.conn_info.bid], message_size, 0);
io_uring_sqe_set_flags(sqe, flags);
p.conn_info.type = WRITE;
memcpy(&sqe->user_data, &p.conn_info, sizeof(conn_info));
}
size_t await_resume() {
return 0;
}
size_t message_size;
unsigned flags;
};
return awaitable{message_size, flags};
}实际上，在运行到 write 调用时，由于 awaitable 对象中的 await_ready 返回 false，协程会在调用 await_suspend 之后停下来，回到主循环，在主循环中，当我们接收到 write 的调用时，只需要简单地通过协程句柄让协程继续运行：
代码语言：javascript复制 ....
if (type == WRITE) {
h.resume();
}
....此时协程会从 await_resume() 中继续运行，并将 await_resume 的返回值作为 write 的返回值。具体细节可以参考仓库中的代码实现。
benchmark运行环境：Linux ubuntu 5.11.0-41-generic #45~20.04.1-Ubuntu SMP Wed Nov 10 10:20:10 UTC 2021 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux vmware 16, 8GB ram，Intel Core i7-10750H，2 cores，4 Logical processors；编译指令：g++ io_uring_echo_server.cpp -o ./io_uring_echo_server -Wall -O3 -D_GNU_SOURCE -luring -std=c++2a -fcoroutinesbenchmark tool：https://github.com/haraldh/rust_echo_bench，使用 taskset 将其与一个核心绑定：io_uring with coroutinesource：github.com/yunwei37/co-uring-WebServer/blob/master/demo/io_uring_coroutine_echo_server.cpp
request/sec, 60 sec:
clients
1
50
150
300
500
128 bytes
28635
39206
38985
35658
35013
512 bytes
34693
40981
40536
36040
35251
1000 bytes
22304
46619
43915
35162
34618
io_uring without coroutinesource：github.com/yunwei37/co-uring-WebServer/blob/master/demo/io_uring_echo_server.cpp
request/sec, 60 sec:
clients
1
50
150
300
500
128 bytes
25405
35736
37010
28093
26337
512 bytes
26207
36847
39342
32921
38786
1000 bytes
26077
36865
39312
35115
52847
可能是机器性能的原因，在多线程情况下提升并没有很大。
简单画个图对比一下，可以发现仅仅是简单应用协程的情况下，不仅异步编程模型清晰了不少，性能也获得了一点提升：
测试脚本：
代码语言：javascript复制#!/bin/bash
echo $(uname -a)
if [ "$#" -ne 1 ]; then
echo "Please give port where echo server is running: $0 [port]"
exit
fi
PID=$(lsof -itcp:$1 | sed -n -e 2p | awk '{print $2}')
taskset -cp 0 $PID
for bytes in 1 128 512 1000
do
for connections in 1 50 150 300 500
do
cargo run --release -- --address "localhost:$1" --number $connections --duration 60 --length $bytes
sleep 4
done
donereferencehttps://github.com/frevib/io_uring-echo-serverhttps://git.kernel.dk/cgit/liburing/